(57)【要約】  本発明は、代替冷媒適用空調システムの内部熱交換器二重管構造に係り、さらに詳しくは、二重管に渦流形成ディンプル構造を提供して熱交換性能を向上させるとともに、代替冷媒を使用すべき空調システムに必須的に適用して性能を高めるようにした代替冷媒適用空調システムの内部熱交換器の二重管構造に関する。本発明は、蒸発器から排出された低温低圧の冷媒と、凝縮器から排出された高温高圧の冷媒とを、互いに熱交換するための内部熱交換器二重管構造であって、前記蒸発器から排出された低温低圧の冷媒が流れる流路を有する内部パイプと；前記内部パイプを包囲し、且つ、前記凝縮器から排出された高温高圧の冷媒が流れる流路を有する外部パイプと；を含み、前記内部パイプは、外周面に沿って流路を形成する螺旋状溝を有するように形成されるが、前記螺旋状溝は、内側に長手方向の流れに対して螺旋状流れによる渦流が形成される渦流形成用凹溝状を有するので、前記渦流形成用凹溝をして流路を流れる冷媒に渦巻きを発生させるようにしたことを特徴とする代替冷媒適用空調システムの内部熱交換器の二重管構造を開示する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発器から排出された低温低圧の冷媒と、凝縮器から排出された高温高圧の冷媒とを、互いに熱交換するための内部熱交換器二重管構造であって、
前記蒸発器から排出された低温低圧の冷媒が流れる流路を有する内部パイプと；
前記内部パイプを包囲し、且つ、前記凝縮器から排出された高温高圧の冷媒が流れる流路を有する外部パイプと；を含み、
前記内部パイプは、外周面に沿って流路を形成する螺旋状溝を有するように形成されるが、
前記螺旋状溝は、内側に高温高圧の液体が流れる箇所の流路体積を大きくし、流れる液体に渦流現象を引き起こす渦流形成用凹溝からなることを特徴とする、代替冷媒適用空調システムの内部熱交換器二重管構造。
【請求項２】
前記螺旋状溝は、渦流形成用凹溝状を呈し、内側でより大きい体積を有するように形成され、高圧側の熱交換面積を増やすことができるように形成されることを特徴とする、請求項１に記載の代替冷媒適用空調システムの内部熱交換器期二重管構造。
【請求項３】
前記螺旋状溝は、前記内部パイプの流路と外部パイプの流路とによる冷媒間の熱交換性能を高められるように渦流形成用凹溝からなるが、
溝の深さ、溝の間隔（ピッチ）、溝の形状、螺旋の方向を考慮した上、より大きい体積を有する溝構造を有することを特徴とする、請求項１に記載の代替冷媒適用空調システムの内部熱交換器二重管構造。
【請求項４】
前記螺旋状溝は、その内側切断面において、中央部が高く、前記中央部から左右の端部に向かって傾斜する傾斜部を有するように形成されることを特徴とする、請求項１に記載の代替冷媒適用空調システムの内部熱交換器二重管構造。
【請求項５】
前記傾斜部のうちのいずれか一方の傾斜部を、より深い溝を有するように形成することを特徴とする、請求項４に記載の代替冷媒適用空調システムの内部熱交換器二重管構造。
【請求項６】
前記螺旋状溝は、その内側切断面において、内側に向かって中央部が高く、中央部から左右に行くほど低く波形を呈することを特徴とする、請求項１に記載の代替冷媒適用空調システムの内部熱交換器二重管構造。
【請求項７】
前記螺旋状溝は、内側に波の形
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の渦状の凹溝で形成されることにより、高温高圧の液体が流れる箇所の流路体積を大きくし、流れる液体に渦流現象を引き起こすようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の代替冷媒適用空調システムの内部熱交換器二重管構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、代替冷媒適用空調システムの内部熱交換器二重管構造に係り、さらに詳しくは、二重管に渦流形成ディンプル構造を提供して熱交換性能を向上させるとともに、代替冷媒を使用すべき空調システムに必須的に適用して性能を高めるようにした代替冷媒適用空調システムの内部熱交換器の二重管構造に関する。 
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用空調装置は、夏季や冬季に車室内を冷暖房したり、雨天時や冬季にウインドシールドに張り付いた霜などを取り除いてドライバーの前方・後方の視界を確保したりできるようにする目的で設けられる自動車の内装品である。
【０００３】
このような車両用空調装置は、通常、暖房システムと冷房システムを同時に備えており、外気または内気を選択的に導入した後、その空気を加熱または冷却して自動車の室内に送風することにより、自動車の室内を冷暖房したり換気したりする。
【０００４】
また、空調装置の通常の冷房システムは、一般に、冷媒を圧縮して送出する圧縮機（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）１と、圧縮機１から送出される高圧の冷媒を凝縮する凝縮器（Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）２と、凝縮器２において凝縮されて液化された冷媒を絞縮する、例えば、膨張弁（Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ  Ｖａｌｖｅ）３と、前記膨張弁３により絞縮された低圧の液相の冷媒を車両の室内側に送風される空気と熱交換して蒸発することにより冷媒の蒸発潜熱による吸熱作用を用いて室内に吐き出される空気を冷却する蒸発器（Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）４と、などが冷媒パイプにより連結されてなる冷凍サイクルにより構成され、次のような冷媒循環過程を通じて自動車の室内を冷房する。
【０００５】
自動車空調装置の冷房スイッチがオンになると、まず、圧縮機がエンジンの動力により駆動されながら低温低圧の気相冷媒を吸入、圧縮して高温高圧の気体状態で凝縮器２に送出し、凝縮器２は、その気相冷媒を外気と熱交換して高温高圧の液体に凝縮する。次いで、凝縮器２から高温高圧の状態で送出される液相の冷媒は、膨張弁３の絞縮作用により急速に膨張されて低温低圧の湿飽和状態で蒸発器４に送られ、蒸発器４は、その冷媒をブロアー（図示せず）が車両の室内に送風する空気と熱交換する。このため、冷媒は、蒸発器４において蒸発されて低温低圧の気体状態で排出され、再び圧縮機１に吸入されて上述したような冷凍サイクルを再循環することになる。以上の冷媒循環過程において、車室内の冷房は、上述したように、ブロアーにより送風される空気が前記蒸発器を経ながら蒸発器内を循環する液相冷媒の蒸発潜熱により冷却されて冷たくなった状態で車両の室内に吐き出されることにより冷房が行われる。
【０００６】
一方、前記凝縮器２と膨張弁３との間には、気相冷房と液相冷媒とを分離するレシーバドライヤ（図示せず）が設けられて、液相冷媒のみが前記膨張弁３に供給できるようになっている。
【０００７】
上述したような冷凍サイクルを介して冷房作用を行う空調装置の冷房効率は、様々な要因によって決定されるので、その中でも膨張弁によって絞縮される直前の高圧冷媒の過冷度と蒸発器から排出される低圧冷媒の過熱度とは、それぞれ冷媒の流動性、蒸発器における圧力降下量、蒸発器の過熱領域（蒸発器の冷媒排出口側の一部の領域）および圧縮機の体積効率などに影響を及ぼすことで空調装置の冷房効率に大きな影響を与えることになる。
【０００８】
例えば、絞縮される前の冷媒の過冷度が増加すると、冷媒の比体積が減少して冷媒の流動が安定化され、蒸発器での冷媒の圧力降下量が減少して空調装置の冷房効率が増大し、圧縮機の動力消費量は減少する。一方、蒸発器から排出される低圧冷媒の過熱度が適正に維持されないと、液相冷媒の圧縮機への流入を防止するために冷媒が完全に気化できるように設定される、相対的に温度の高い蒸発器の過熱領域の拡大が必要であるので、空調装置の冷房性能が落ちる可能性がある。
【０００９】
したがって、車両の空調装置は、一般的に、絞縮される前の冷媒の過冷度が増加し、蒸発器から排出される冷媒の過熱度が適正に維持されると、冷房性能が高められる。
【００１０】
それ故、車両空調装置の冷房性能を向上させるために、蒸発器への流入前に、膨張弁３により絞縮される高温高圧の液相冷媒を過冷却化し、蒸発器４から排出される冷媒の過熱度を適正化する様々な試みが行われており、現在は、図１０に示すように、膨張弁３に流入する高温高圧の液相冷媒と、蒸発器４から排出される低温低圧の気相冷媒とを互いに熱交換させることにより、絞縮される前の高温高圧の液相冷媒を過冷却化し、蒸発器４から排出される低圧冷媒の過熱度を適正化する内部熱交換器１０が主に使われている。
【００１１】
この内部熱交換器１０は、膨張弁３により絞縮される前の高温高圧の液相冷媒と蒸発器４から排出される低温低圧の気相冷媒とを互いに熱交換させることにより、蒸発器４に流入する冷媒の流動を安定化し、蒸発器４内での冷媒の圧力降下量を減らし、液相冷媒の圧縮機１への流入を防止するために冷媒が完全に気化できるように設定されるので、相対的に温度の高い蒸発器４の過熱領域（図示せず）を縮小することができる。
【００１２】
したがって、図１３に示すように、前記内部熱交換器１０を冷房システムに採用した場合、蒸発器４に流入する冷媒の比体積（面積）が減少して蒸発器４での冷媒の圧力降下量が縮小されるため、蒸発器４内の各冷却チューブにおける冷媒の流動を安定化することができ、さらに圧縮機１に流入した冷媒が蒸発器４から排出された後に過熱化できるので、相対的に温度の高いが故に空調装置の冷房性能低下の要因となる蒸発器４の過熱領域を縮小することができ、これにより空調装置の冷房効率を大幅に高めることができる。結果として、圧縮機１、凝縮器２及び蒸発器４の効率化を図り、空調装置の高効率化及び小型化に寄与することができる。
【００１３】
図１４に示すように、前記内部熱交換器１０は、低温低圧の冷媒が流れる内部管１１と、前記内部管１１の外周面に結合され、高温高圧の冷媒が流れる外部管１２とからなる二重管構造を有する。
【００１４】
そして、前記内部管１１は、曲げる際に流路面積の変化を最小化できるように螺旋状パイプで形成し、前記外部管１２は、円形パイプで形成する。
【００１５】
また、前記外部管１２の両端部側には、冷媒を流入／排出する入／出口パイプ１３、１４が結合される。
【００１６】
ここで、前記入口パイプ１３は、前記凝縮器２と外部管１２とを連結する冷媒管であり、前記出口パイプ１４は、前記外部管１２と膨張弁３とを連結する冷媒パイプである。
【００１７】
また、前記内部管１１は、前記蒸発器４から圧縮機１までを連結する冷媒パイプの特定の部分を螺旋状で形成してなる。
【００１８】
一方、前記外部管１２は、前記内部管１１の外周面に密着嵌合され、その両端部は、内部管１１の外周面に溶接される。
【００１９】
したがって、前記凝縮器２から吐き出された高温高圧の液相冷媒は、前記入口パイプ１３を介して前記外部管１２に流入し、前記外部管１２に流入した冷媒は、前記外部管１２と内部管１１との間に形成された複数の螺旋状高圧流路１５に沿って流動した後、前記出口パイプ１４を介して前記膨張弁３に移動する。
【００２０】
また、前記蒸発器４から吐き出された低温低圧の気相冷媒は、前記内部管１１内の低圧流路１６を通過するが、このとき、前記内部管１１を通過する冷媒と前記外部管１２を通過する冷媒とが互いに熱交換を行う。
【００２１】
その後、前記内部管１１を通過した冷媒は、前記圧縮機１に流入する。
【００２２】
しかしながら、前記二重管型内部熱交換器１０では、内部管１１を流動する低温低圧の気相冷媒と外部管１２を流動する高温高圧の液相冷媒との間の熱伝導量が内部熱交換器１０の性能に大きな影響を及ぼすが、前記外部管１２の場合、冷媒が螺旋状の高圧流路１５を介して螺旋状に流動する一方、前記内部管１１の場合、冷媒が低圧流路１６を介して直線状に流動するようになっており、伝熱面積も小さいため、熱交換性能が低下するという問題がある。
【００２３】
このため、熱交換性能を向上させるためには、二重管の長さを増やすべきであるという問題があった。
【００２４】
したがって、内部管及び外部管の螺旋状の様々な螺旋管を用いて熱伝導面積を増大させるための様々な取り組みが行われており、特に代替冷媒／ＣＯ２規制のための代替冷媒適用空調システムの内部熱交換器二重管の開発が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明は、このような事情を鑑みて上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、外部パイプを円形パイプで形成し、内部パイプをグルーブ状の螺旋状パイプで形成するが、螺旋状構造により伝熱面積が増大して外部パイプを流動する冷媒と内部パイプを流動する冷媒との間の熱交換性能を向上させるようにした内部熱交換器二重管構造を提供することである。
【００２６】
本発明の他の目的は、内部パイプの螺旋状構造を用いて熱交換性能を向上させることにより、二重管の長さを減らせるようにした内部熱交換器二重管構造を提供することである。
【００２７】
本発明のまた他の目的は、内部パイプの螺旋状構造による溝の深さ、間隔（ピッチ）、溝の形状、螺旋状の方向を考慮して、外部パイプの流路と内部パイプの流路とによる冷媒間の熱交換性能を高めるようにした内部熱交換器二重管構造を提供することである。
【００２８】
本発明のまた他の目的は、冷媒が流れる流路による、内部パイプの螺旋状構造によるパイプの溝加工の深さを最小化することにより、低圧側管路の冷媒の流れの抵抗を最小限に抑えるようにした内部熱交換器二重管構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明は、上述した目的を達成するために、蒸発器から排出された低温低圧の冷媒と、凝縮器から排出された高温高圧の冷媒とを、互いに熱交換するための内部熱交換器二重管構造であって、前記蒸発器から排出された低温低圧の冷媒が流れる流路を有する内部パイプと；前記内部パイプを包囲し、且つ、前記凝縮器から排出された高温高圧の冷媒が流れる流路を有する外部パイプと；を含み、前記内部パイプは、外周面に沿って流路を形成する螺旋状溝を有するように形成されるが、前記螺旋状溝は、内側に高温高圧の液体が流れる箇所の流路体積を大きくし、流れる液体に渦流現象を引き起こす渦流形成用凹溝からなることを特徴とする、代替冷媒適用空調システムの内部熱交換器二重管構造を開示する。
【００３０】
また、前記螺旋状溝は、渦流形成用凹溝状を呈し、内側でより大きい体積を有するように形成され、高圧側の熱交換面積を増やすことができるように形成されることを特徴とする。
【００３１】
また、前記螺旋状溝は、前記内部パイプの流路と外部パイプの流路とによる冷媒間の熱交換性能を高められるように渦流形成用凹溝形からなるが、溝の深さ、溝の間隔（ピッチ）、溝の形状、螺旋の方向を考慮した上、より大きい体積を有する溝構造を有することを特徴とする。
【００３２】
また、前記螺旋状溝は、その内側切断面において、中央部が高く、前記中央部から左右の端部に向かって傾斜する傾斜部を有するように形成されることを特徴とする。
【００３３】
また、前記傾斜部のうちのいずれか一方の傾斜部を、より深い溝を有するように形成することを特徴とする。
【００３４】
また、前記螺旋状溝は、その内側切断面において、内側に向かって中央部が高く、中央部から左右に行くほど低く波形を呈することを特徴とする。
【００３５】
また、前記螺旋状溝は、内側に波の形
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の渦状の凹溝で形成されることにより、高温高圧の液体が流れる箇所の流路体積を大きくし、流れる液体に渦流現象を引き起こせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明は、外部パイプを円形パイプで形成し、内部パイプをグルーブ状の螺旋状パイプで形成するが、螺旋状構造により伝熱面積が増大して外部パイプを流動する冷媒と内部パイプを流動する冷媒との間の熱交換性能を向上させるようにした内部熱交換器二重管構造を提供することができる。
【００３７】
また、本発明は、内部パイプの螺旋状構造を用いて熱交換性能を向上させることにより、二重管の長さを減らすことができるという効果がある。
【００３８】
さらに、本発明は、内部パイプの螺旋状構造による溝の深さ、間隔（ピッチ）、溝の形状、螺旋の方向を考慮して、外部パイプの流路と内部パイプの流路とによる冷媒間の熱交換性能を高めることができるという効果がある。
【００３９】
さらにまた、本発明は、冷媒が流れる流路による、内部パイプの螺旋状構造によるパイプの溝加工の深さを最小化することにより、低圧側管路の冷媒の流れの抵抗を最小限に抑えることができる。
【００４０】
さらにまた、本発明は、円形パイプで形成する外部パイプと、螺旋状パイプで形成し、内周面には渦状のグルーブ溝を有する内部パイプと、からなる二重管を構成することにより、前記渦状のグルーブ溝により伝熱面積が増大して外部パイプを流動する冷媒と内部パイプを流動する冷媒との間の熱交換性能を向上させることができるという効果が大きい。
【００４１】
さらにまた、前述した熱交換性能の向上により二重管の長さを減らすことができ、これにより冷房システムをコンパクト化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る二重管を示す全体斜視図である。
【図２】本発明に係る二重管を示す全体分解斜視図である。
【図３】本発明に係る二重管を示す全体正面図である。
【図４】本発明に係る二重管の内部パイプと外部パイプとの結合状態を示す断面図であり、要部を拡大して示す要部拡大断面図である。
【図５】本発明に係る熱交換器用二重管を示す側面図である。
【図６ａ】基本螺旋状の二重管の要部側断面を示す状態断面図である。
【図６ｂ】本発明に係る二重管の要部側断面を示す状態断面図である。
【図７ａ】基本螺旋状の二重管の要部側断面を示す例示図であって、冷媒が流れる流路の体積面積を示す状態例示図である。
【図７ｂ】本発明に係る二重管の要部側断面を示す例示図であって、冷媒が流れる流路の体積面積を示す状態例示図である。
【図８】本発明に係る二重管における冷媒の流れを示す状態作動例示図である。
【図９ａ】基本螺旋状の二重管による熱交換が行われることを示す比較実験プログラム例示図である。
【図９ｂ】本発明の二重管による熱交換が行われることを示す比較実験プログラム例示図である。
【図１０】基本螺旋状の二重管による熱交換と、本発明の二重管による熱交換とがそれぞれ行われることを示す他の比較実験プログラム例示図である。
【図１１】本発明の二重管構造による内部熱交換器の評価結果を示す例示表である。
【図１２】図１１の例示表によるデータを示す評価結果グラフである。
【図１３】従来の空調装置の一般的な冷暖房システムを示す流れ図である。
【図１４】図１３の冷暖房システムに設けられた熱交換器を示す概略状態図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００４４】
本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に実現できる。但し、本実施形態は、本発明の開示を完全たるものとし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。
【００４５】
以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。まず、各図面の構成要素に参照符号を付加するにあたり、同一の構成要素については、たとえ他の図面上に表示されてもできるだけ同一の符号を有するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明を説明するにあたり、関連した公知の構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にし得ると判断された場合には、その詳細な説明は省略する。
【００４６】
図１乃至図１１は、本発明に係る代替冷媒適用空調システムの内部熱交換器二重管構造の実施形態を示すものである。
【００４７】
図１乃至図５及び図１２に示すように、本発明に係る代替冷媒適用空調システムの内部熱交換器二重管１００は、蒸発器４から排出された低温低圧の冷媒と凝縮器２から排出された高温高圧の冷媒とを互いに熱交換するための二重管構造であって、内部パイプ１１０と、前記内部パイプ１２０を包囲する形で結合される外部パイプ１２０と、からなる。
【００４８】
前記内部パイプ１１０は、前記蒸発器４から排出された低温低圧の冷媒が流れる流路１１１を有するように形成される。
【００４９】
前記外部パイプ１２０は、前記内部パイプ１１０を包囲し、且つ、前記凝縮器２から排出された高温高圧の冷媒が流れる流路１２１を有するように形成される。
【００５０】
また、前記内部パイプ１１０は、外周面に沿って流路を形成する螺旋状溝１１２を有するように形成され、前記螺旋状溝１１２は、内側に長手方向の流れに対して螺旋状流れによる渦流が形成される渦流形成用凹溝状を有する。
【００５１】
つまり、前記螺旋状溝１１２は、内側に波の形
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のような渦状の凹溝で形成されることにより、高温高圧の液体が流れる箇所の流路体積を大きくし、流れる液体に渦流現象を引き起こすことができる。要するに、前記渦流形成用凹溝をして、流路を流れる冷媒に渦巻きを発生させることができる。
【００５２】
図６ａ及び図６ｂに示すように、従来の一般的な内部管１１に形成された螺旋状溝１１ａは、約１．９ｍｍ程度の深さを有するのに対し、本発明の螺旋状溝１１２は、約２．１７ｍｍ程度の深さを有する、より深い構造を有するので好ましい。
【００５３】
また、図７ａ及び図７ｂに示すように、従来の二重管として結合される外部管と内部管との間の流路の体積、すなわち、基本螺旋状の内部管１１に形成された螺旋状溝１１ａの深さによる体積（面積）の比率は約１８．４８程度であるのに対して、本発明に係る二重管の螺旋状溝１１２の深さによる体積（面積）の比率は約２０．５９程度である。このように本発明に係る二重管の螺旋状溝１１２は、内側により広く深い面積を有する構造を持つので、高温高圧の液体が流れる箇所の体積（面積）をより一層大きくすると共に、螺旋状溝に渦流形成用凹状をさらに形成することにより、流路の体積効率を最大限に高めることができる。
【００５４】
つまり、高温高圧の流体が流れる空間では熱交換が最も多く発生するので、流路体積（面積）が大きければ大きいほど良い。このため、基本螺旋状溝に比べて体積を大きくし、螺旋状流れによる渦流が形成される渦状の凹溝状を有することが好ましい。その結果、高温高圧の流体と低温低圧の気体とが熱交換を行うとき、所定の長さの二重管において所定の時間及び圧力下で最大限多くの熱交換を行い、熱交換効率を向上させることができる。
【００５５】
言い換えれば、前記内部パイプ１１０の螺旋状溝１１２は、好ましくは、渦流形成用凹溝状を呈し、螺旋状溝の内側でより大きい体積を有するように形成することにより、高圧側の熱交換面積を増やすことができるように構成する。
【００５６】
したがって、前記螺旋状溝１１２は、前記内部パイプ１１０の流路と外部パイプ１２０の流路とによる冷媒間の熱伝導性能を向上させるために、溝の深さ、溝の間隔（ピッチ）、溝の形状、螺旋の方向を考慮した上、より大きい体積を有する渦流形成用凹溝構造を採用したほうが好ましい。
【００５７】
図５に示すように、前記螺旋状溝１１２は、渦流形成用凹溝状を呈しており、その内側切断面は、中央部１１２ａが高く、前記中央部１１２ａから左右の端部に向かって傾斜する波形の傾斜部１１２ｂ、１１２ｃを有するように形成することができる。
【００５８】
また、前記傾斜部１１２ｂ、１１２ｃのうちのいずれか一方の傾斜部を、より深い溝を有するように形成することにより、流路を流れる冷媒の渦流効果を最大限に高めることができる。
【００５９】
以下、本発明に係る代替冷媒適用空調システムの内部熱交換器二重管構造による作用効果について説明し、前記構成を引用して説明する。
【００６０】
図８は、本発明に係る二重管における冷媒の流れを示す状態作動例示図であり、図９ａは、基本螺旋状の二重管による熱交換が行われることを示す比較実験プログラム例示図であり、図９ｂは、本発明の二重管による熱交換が行われることを示す比較実験プログラム例示図であり、図１０は、基本螺旋状の二重管による熱交換と、本発明の二重管による熱交換とがそれぞれ行われることを示す他の比較実験プログラム例示図である。
【００６１】
まず、凝縮器２から吐き出された高温高圧の液相冷媒は、前記入口パイプ１０１を介して前記外部パイプ１２０に流入し、前記外部パイプ１２０に流入した冷媒は、前記外部パイプ１２０と内部パイプ１１０との間に形成された複数の螺旋状流路１２１に沿って流動した後、前記出口パイプ１０２を介して膨張弁３に移動する。
【００６２】
また、蒸発器４から吐き出された低温低圧の気相冷媒は、前記内部パイプ１１０内の流路１１１を通過するが、この際、前記内部パイプ１１０を通過する冷媒と前記外部パイプ１２０を通過する冷媒とが互いに熱交換を行う。
【００６３】
その後、前記内部パイプ１１０を通過した冷媒は、圧縮機１に流入する。
【００６４】
このとき、前記内部熱交換器二重管１００は、内部パイプ１１０を流動する低温低圧の気相冷媒と外部パイプ１２０を流動する高温高圧の液相冷媒間の熱伝導量が、内部熱交換器二重管１００の性能に大きな影響を与える。
【００６５】
すなわち、前記外部パイプ１２０の場合、螺旋状の流路１２１に沿って冷媒が螺旋状流れに乗って流動する一方、前記内部パイプ１１０の場合、流路１１１に沿って冷媒が直線的に流動しながら熱交換が行われる。
【００６６】
このとき、本発明に係る螺旋状溝は、体積効率を最大化する渦状の凹溝の構造を有するので、低温と高温との熱循環作用により高温の熱を最大限迅速で大幅に下げることができる。
【００６７】
一方、本発明に係る二重管の実験プログラムによる結果を説明すると、次の通りである。
【００６８】
図９ａは、 基本螺旋状の二重管による熱交換が行われることを示す比較実験プログラム例示図であって、基本螺旋状の二重管において、上部の低温低圧の１１℃気体と高温高圧の４５℃の液体とを通過させたときに発生する温度及び圧力の変化を示している。
【００６９】
図９ｂは、本発明の二重管による熱交換が行われることを示す比較実験プログラム例示図であって、本発明に係る螺旋状溝が適用された二重管において、低温低圧の１１℃気体と高温高圧の４５℃の液体とを通過させたときに発生する温度及び圧力の変化を示している。同図より、高温高圧の流体の温度は、約−２．５９７℃落ち、圧力は−０．１１．１ｂａｒ落ちることが確認される。また、低温低圧の気体の温度は、４．５２５℃上がり、圧力は−３２．７ｍｂａｒ落ちることが確認される。
【００７０】
図１０は、 基本螺旋状の二重管による熱交換と、本発明の二重管による熱交換とがそれぞれ行われることを示す他の比較実験プログラム例示図であって、内部パイプの螺旋状溝の谷部への熱伝導係数（熱伝導率）が確認される。この実験プログラムにおいて、溝の谷部に示される青色が少ないほど熱交換率が高いが、この実験プログラムからも、青から赤に行くほど熱交換率が高くなることが確認される。 
換言すると、代替冷媒を使用する空調システムにおいて、代替冷媒が既存の冷媒よりも蒸発潜熱が低いためシステムの性能を落とすが、高圧と低圧間の熱交換を引き起こす内部熱交換器は、かかる性能の低減を相殺することができるので、性能向上のために切実に求められている。その上、熱交換性能を高めるための二重管の螺旋状溝の構造は、外部パイプを流動する冷媒と内部パイプを流動する冷媒間の熱交換性能を向上させることができる非常に重要な要素として作用する。
【００７１】
図１１は、本発明の二重管構造による内部熱交換器の評価結果を示す例示表であり、図１２は、図１１の例示表によるデータのグラフである。
【００７２】
図１１及び図１２を参照すると、表及びグラフから、熱効率平均（熱交換率）は、基本（ｂａｓｅ）試料に比べて本発明の３番試料の熱交換率のほうが良いことがわかる。
【００７３】
ここで、高圧圧力は、基本試料値と最も近いデータが得られなければならず、熱平衡は、基準１％未満、０％が最も良いデータであり、１％を超えてはならない。
【００７４】
結論として、熱効率平均、高圧圧力、熱平衡の３つの条件が熱効率の最も大きな影響を与えるデータであり、３つの条件に最も適した本発明の３番の試料が、すべての面において熱効率が最も良いことがわかる。
【００７５】
このように、本発明は、二重管の螺旋状溝による渦流形成用凹溝を採用することにより、二重管長さ６００ｍｍに対して熱交換長さ４８０ｍｍ、基準５０５Ｗの内部熱交換器において、約０．８％程度の熱交換効率を高めて内部熱交換器の性能を向上できるようにしたものである。
【００７６】
以上、本発明は好ましい実施形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、 本発明の精神を逸脱しない範囲で当該発明の属する技術分野において通常の知識を有する者により、本発明の技術思想と下記記載の特許請求範囲の均等範囲内で様々な修正及び変形が可能なのは言うまでもない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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